界面聚合聚酰胺納濾膜滲透選擇性能優(yōu)化的研究進展

秘一芳，安全福

（1 浙江理工大學紡織科學與工程學院（國際絲綢學院），浙江杭州310018；2 北京工業(yè)大學環(huán)境與能源工程學院，北京100124）

水是人類賴以生存的重要自然資源，對維系和促進人類經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有無法替代的作用[1]。水資源短缺和水體污染已成為限制社會發(fā)展的重要因素，而且隨著人口的不斷增長，這一問題必將惡化。膜分離技術具有分離精度高、環(huán)境友好、能源消耗少、操作簡單易于集成自動化等優(yōu)點，已成為目前解決人類所面臨的資源危機和環(huán)境污染問題的技術之一[2-4]。

納濾膜作為膜分離領域的重要一員，孔徑通常為0.5～2nm，通過Donnan 效應及孔徑篩分效應對高價離子及分子量＞200 的物質具有較高的截留，廣泛應用于生活用水的凈化和軟化、工業(yè)及生活廢水的處理及醫(yī)藥食品濃縮和分離等領域[5-7]。

界面聚合法是在多孔支撐材（一般為超濾膜）上，利用高反應活性的單體（通常為多元胺與多元酰氯）在兩互不相容的界面處發(fā)生縮聚反應，形成一層致密聚合物薄膜從而得到納濾膜的方法。自1972年，Cadotte首次通過界面聚合法制備聚脲反滲透膜后，隨著工藝的不斷完善，界面聚合法目前已經(jīng)成為制備商品化納濾膜的主要方法[8]。最常用的聚酰胺（PA）納濾膜就是通過界面聚合制備的。界面聚合單體的反應活性高，反應速度快，同時由于反應僅發(fā)生在兩相界面處，不需要嚴格控制反應物當量比，反應程度受單體擴散控制同時具有自抑制性[8-10]。

界面聚合納濾膜溶劑滲透性和溶質選擇性之間存在著“trade-off”現(xiàn)象，因此如何實現(xiàn)納濾膜的高滲透選擇性，是納濾膜制備面臨的重要挑戰(zhàn)。納濾膜的滲透選擇性是由其選擇分離層的結構（如厚度、孔徑及其分布、交聯(lián)度等）及其表面特性（如表面電荷、親水性等）共同決定的。然而，界面聚合反應速度快，影響反應過程的因素眾多，增加了控制界面聚合過程的難度，降低對選擇分離層結構的調控。盡管如此，研究者還是通過多種方式優(yōu)化PA 納濾膜選擇分離層結構來提高滲透選擇性。因此，本文對近年來基于界面聚合PA 納濾膜滲透選擇性能優(yōu)化的研究進行綜述，探討制備高滲透選擇性PA納濾膜的共性問題，并對未來界面聚合PA納濾膜的發(fā)展方向進行展望。

1 新型PA納濾膜

界面聚合過程受擴散控制，不同單體的結構和化學性質導致了其在兩相中溶解性和擴散速率的差異，最終形成不同交聯(lián)程度、孔徑、親疏水性的選擇分離層。選擇合適的界面聚合單體（水相、油相單體）對構建高滲透選擇性PA 納濾膜具有決定性作用。因此，許多研究者致力于在分子水平上設計和合成新的界面聚合單體。

親水性分子作為界面聚合單體時，可降低胺類單體向界面的擴散速率，因此制備的納濾膜較薄，同時親水基團可提高納濾膜表面的親水性，利于水滲透通量的提高。如Liu等[11]在哌嗪水溶液中添加質量分數(shù)1.34%的2,2'-氧雙(乙胺)，測試2g/L的硫酸鈉（Na2SO4）水溶液時，水滲透通量由3.15 L/(m2·h·bar)（1bar=105Pa）提高到5.08L/(m2·h·bar)。兩性離子聚合物是分子同一結構單元中同時含有正負電荷、整體呈現(xiàn)電中性的一類聚合物。該結構使其結合大量的水分子形成水合層，因此具有優(yōu)異的親水性、耐污染性能。根據(jù)界面聚合胺單體結構特點，An等[12]采用內(nèi)酯開環(huán)的方法設計了兩性離子單體磺化N-氨乙基哌嗪（AEPPS），首次通過界面聚合制備兩性離子納濾膜（如圖1）。在相同的制膜條件下，AEPPS納濾膜水滲透通量為哌嗪（PIP）PA納濾膜的3.8倍。這主要是由于AEPPS顯著提高納濾膜的親水性，水分子可以快速傳輸。同時兩性離子結構對鈉離子、氯離子的選擇滲透性，使得所制備的納濾膜對氯化鈉（NaCl）截留率較低，因此剛果紅和NaCl的分離因子可達28.3。類似地，Jiang等[13]利用聚乙烯亞胺（PEI）中的氨基（—NH2）與甲基丙烯酸酯甜菜堿（SBMA）邁克爾加成反應合成兩性離子單體PEI-g-SBMA，與均苯三甲酰氯（TMC）界面聚合制備表面電中性的納濾膜PEI-g-SBMA/TMC。納濾膜水滲透通量為PEI/TMC通量的2倍[13.2L/(m2·h·bar)]，同時對染料橙GII的截留率為90.6%而對NaCl的截留率僅為7.1%，提高了納濾膜對染料和無機鹽的分離能力，此外兩性離子結構的引入還提高了納濾膜的抗污染性能。除親水性小分子單體外，親水性大分子單體也被引入界面聚合體系構建高滲透選擇性納濾膜。Shao 等[14]選擇氨基功能化的聚乙二醇（PEG 600-NH2，MW=600）制備抗污染、耐氯雙重功能的納濾膜。PEG的親水性降低了其在有機溶劑中的溶解度和擴散速率，此外，PEG較大的分子尺寸，使PEG分子擴散通過初生PA膜的難度增大，納濾膜的交聯(lián)度降低。因此制備納濾膜具有較大的孔徑（0.42nm），加之PEG良好的親水性，納濾膜水滲透通量顯著提高。同時由于膜表面荷正電，對氯化鎂（MgCl2）的截留率可達95.4%，在濃度為2000mg/L的次氯酸鈉溶液浸泡24h后性能保持穩(wěn)定。

圖1 含兩性離子PA納濾膜的界面聚合制備過程示意圖［12］

選擇帶有特殊官能團、分子結構較剛性的胺類單體，可提高納濾膜的滲透選擇性，同時賦予納濾膜良好的耐酸、耐氯性能。Wang 等[15]選擇2,2'-雙磺酸聯(lián)苯胺（BDSA）制備低傳質阻力PA 納濾膜（DBSA/TMC）。DBSA/TMC 納濾膜的水滲透通量可到16.6L/(m2·h·bar)，對Na2SO4的截留率為95%。通過分子模擬分析，大部分磺酸基位于納濾膜表面突起的內(nèi)側，形成微小的負電荷聚集體，并被剛性聯(lián)苯的聚合物骨架所覆蓋。水分子由于磺酸基的強親水性容易滲透通過納濾膜基體，而無機鹽和小分子有機物由于Donnan 效應被有效截留，提高納濾膜的滲透選擇性。Zhang 等[16]合成了1,3,5-(三嗪哌嗪)-三嗪（TPT）作為水相單體。TPT/TMC 對無機鹽Na2SO4、硫酸鎂（MgSO4） 及NaCl 的截留率為Na2SO4(98.6%)＞MgSO4(97.0%)＞NaCl(40.5%)。TPT分子尺寸較大難以透過PA 初生層，使得TPT 單體較PIP單體難以擴散到有機相中與TMC反應。這不僅導致酰氯水解成羧酸基團數(shù)目增加，而且降低納濾膜選擇分離層的厚度。因此TPT/TMC 納濾膜具有較高的水滲透通量和無機鹽截留率。此外，由于TPT的剛性共軛結構，TPT/TMC不易發(fā)生親核取代反應，TPT/TMC 膜在0.05mol/L 硫酸水溶液處理720h后仍保持性能的穩(wěn)定[水滲透通量8.68L/(m2·h·bar)，對MgSO4截留率為94.2%]。選擇帶有羥基（—OH）和強吸電子含氟基團（—CF3）的二胺單體BHTTM作為PIP共單體[17]，BHTTM可與PIP產(chǎn)生配位作用，協(xié)同提高納濾膜滲透選擇性，該膜的水滲透通量為13.2L/(m2·h·bar)，對Na2SO4的截留率可達99.5%。同時BHTTM 分子中—CF3基團強吸電子特性，降低芳香環(huán)電子密度，避免酰胺基團被活性氯的攻擊，提高了PA納濾膜的耐氯性能。

引入帶有荷電基團的單體，可調控納濾膜的表面荷電情況，從而優(yōu)化PA 納濾膜的滲透選擇性。如圖2所示，Li等[18]在PIP水溶液中加入不同結構、帶有羧酸基團的一元胺：氨基己酸（ACA）、丙氨酸（APA）和對氨基苯甲酸（ABA）。氨基參與界面聚合反應，羧酸根（—COO-）的引入增強了納濾膜表面荷負電性，從而通過Donnan 效應實現(xiàn)對無機鹽有效截留。測試結果證明添加ABA的PA納濾膜具有最優(yōu)的滲透選擇性：ABA∶PIP=5∶5（質量比）時，水滲透通量為11.87L/(m2·h·bar)；對Na2SO4、NaCl 截留率分別為93.2% 和15.6%。與脂肪鏈（ACA和APA）相比，ABA苯環(huán)的吸電子作用降低氨基的反應活性，同時ABA 具有較高的分子量、剛性的芳香結構，空間位阻效應更強，抑制了PIP與TMC 之間快速的界面聚合反應，因此添加ABA的納濾膜結構疏松，水滲透通量提高。Shockrazi等[19]合成帶羧酸基團的二胺-二醇單體（CDADO）。該膜的水滲透通量為5.30L/(m2·h·bar)，而PIP/TMC的水滲透通量僅為3.0L/(m2·h·bar)。由于納濾膜中帶有—NH2、 OH、和—COO-等基團，料液的pH會改變這些基團的質子化程度從而改變膜表面荷電性，因此納濾膜對Na2SO4的截留率具有pH響應性，可在pH3～12范圍內(nèi)，實現(xiàn)對Na2SO460%～95%截留率的調控。

圖2 水相添加含羧基的胺類單體制備PA納濾膜的示意圖［18］

許多親水性、帶有磺酸基、羧酸基團、兩性基團的胺類單體，通過與TMC 界面聚合制備高滲透選擇性納濾膜。單體的親水基團用于提高納濾膜的水滲透通量，其荷電基團通過Donnan 效應對無機鹽有效截留。然而，界面聚合反應受擴散控制并且反應發(fā)生靠近油相，親水性胺單體在有機溶劑中溶解度較低，限制了其向油相的遷移，所以只有少量胺能成功地結合到PA 基體中，對納濾膜滲透選擇性能的提高幅度有限。因此，探索新型油相單體是提高納濾膜滲透選擇性能的有效策略，如聯(lián)苯?；萚20]、脂環(huán)?；萚21]、多?；萚22]等已被應用于界面聚合制備高滲透選擇性納濾膜。這些單體的特點大體分為以下3類：①具有剛性骨架結構的酰氯可增加PA納濾膜內(nèi)部的自由體積，提高水滲透通量；②通過位阻或者取代效應，降低酰氯基團的反應活性，降低PA 選擇分離層交聯(lián)度，利于水滲透通量的提高；③單體上酰氯基團的數(shù)目較多，通過水解可有效增加納濾膜表面羧基數(shù)目，利用Donnan 效應提高溶質截留率。Zhang 等[22]采用帶有4 個酰氯基團3,3′,5,5′-聯(lián)苯基四酰氯（mm-BTEC）作為油相單體，通過酰氯基團水解，有效的提高納濾膜表面的羧酸基團含量，在提高納濾膜滲透性的同時保持高的截留率。Cao 等[23]選擇偏苯三酸酐酰氯（TAC）與TMC 作為共同油相單體，與間苯二胺發(fā)生界面聚合反應。TAC的線性結構和較低的反應活性將會降低PA 的交聯(lián)度，帶有的荷電基團將有效提高PA 膜表面與離子間的排斥作用。因此，改變TAC單體的用量可以對PA膜的孔徑（0.32～1.14nm）與水滲透通量[2.3～9.8L/(m2·h·bar)]進行有效調控，對Na2SO4、NaCl 的分離因子由2.2 提高到4.9。Qian等[24]合成具有剛性扭曲結構的多元酰氯，通過界面聚合法制備自身具有微孔結構的PA 納濾膜。所形成的相互連通的微孔結構，降低傳質阻力，對水滲透通量可達20.7L/(m2·h·bar)，CaCl2的截留率為93.3%。

如表1所示，對界面聚合單體結構的調控，可以提高PA 納濾膜的滲透選擇性。然而在PIP 中加入共單體，局限于PA 的固有性質，難以顯著突破納濾性能。設計新型界面聚合單體，將直接影響PA選擇分離層的結構及表面性質，大幅度提升納濾膜的滲透選擇性。其方式主要分為以下兩種：①降

低聚合物分子鏈的堆積密度及交聯(lián)密度，降低傳質阻力；②引入更多的電荷基團，增加親水性提高水滲透通量，增強Donnan 效應提高選擇分離性。然而，水通量的提升是以犧牲溶質截留率為代價，沒有從根本上突破PA 納濾膜的溶劑滲透性和溶質選擇性之間的“trade-off”現(xiàn)象[34]。

表1 納濾膜的界面聚合單體

續(xù)表

2 納米材料/PA混合基質納濾膜

近年來，納米材料混合基質納濾膜的制備取得了顯著進展，納米材料在有機基體中提供水的低阻力傳輸通道，調控選擇分離層的孔隙結構和滲透選擇性，有望克服溶劑滲透性和溶質選擇性之間的“trade-off”現(xiàn)象，而且無機類納米材料的引入還可提高納濾膜機械/熱穩(wěn)定性和抗污染能力。如表2所示，金屬及金屬氧化物納米材料和硅酸鹽類的無機納米材料已被引入到PA 基體中。隨著納米材料的迅速發(fā)展，新型納米材料不斷涌現(xiàn)，如碳納米管、石墨烯、多孔材料及有機納米材料也被用于制備高滲透選擇性納濾膜。

2.1 碳納米管、石墨烯及其衍生物類納米材料

碳納米管（CNT）、二維材料石墨烯（GO）及其衍生物被認為是具有發(fā)展前景的新一代膜材料。Bano 等[35]制備了PA/GO 混合基質納濾膜。GO 的引入一方面提供水傳輸通道，另一方面降低PA 分子鏈的堆積密度，增大膜內(nèi)部的自由體積進而提高水滲透通量。

然而CNT、GO等納米材料與有機PA基體之間的相容性較差，同時由于高表面能易發(fā)生團聚，劣化納濾膜滲透選擇性。目前，主要通過對CNT、GO 等納米材料進行親水化改性，或是引入酰氯基團[36]、氨基基團等可參與界面聚合反應的官能團的方式提高其在有機基體中的分散性和相容性。Zhao等[37]利用多巴胺的親水性、豐富的可反應基團和生物黏附性對CNT 進行親水化改性，增強CNT 在PEI/TMC有機基體中的分散性和相容性（圖3）。與添加未改性CNT 的PEI/TMC 納濾膜相比，在保持MgCl2、ZnCl2截留率情況下，水滲透通量提高1.6倍，打破了“trade-off”現(xiàn)象。Xu 等[38]制備分別帶有—OH、—NH2不同官能團的CNT，引入PA基體中。CNT NH2和CNT—OH 均可以與酰氯基團發(fā)生反應，通過化學鍵穩(wěn)定在PA 基體中。將CNT 摻入聚合物基體是獲得分離性能優(yōu)異的納濾膜的有效途徑。但是，端帽開口的CNT 才能有效地發(fā)揮其在水滲透性和溶質選擇性中的作用。此外，CNT的長度和彎曲度應適宜，以適合PA 納濾膜的選擇分離層厚度。

圖3 多巴胺修飾CNT/PA混合基質納濾膜的界面聚合制備過程示意圖［37］

2.2 多孔類納米材料

2.3 聚合物基納米材料

與無機納米材料相比，聚合物納米材料具有良好的加工性、與有機基體的相容性和結構可調性等優(yōu)點。如共價有機骨架材料COF，有機結構單元使其與PA基體具有良好的相容性；多孔結構在PA基體中構建水分子快速傳輸通道，而且與大多數(shù)MOF 相比，COF 具有良好的水熱穩(wěn)定性。Chen等[43]通過三聚氰胺與對苯二醛合成了帶有氨基基團、孔徑尺寸5? 的COF 納米粒子（SNW-1），將其添加到PIP 的水溶液中，通過界面聚合制備PA納濾膜。SNW-1表面帶有的氨基基團提高PA膜的親水性，同時SNW-1 的多孔結構為水分子的滲透提供了通道，水滲透通量為19.25L/(m2·h·bar)，對Na2SO4的截留率為83.5%。Ji 等[44]通過自由基聚合制備了兩性離子結構的聚電解質納米粒子（ZPNPs），通過界面聚合的方法制備聚電解質納米粒子混合基質納濾膜（圖4）。通過正電子湮滅表征發(fā)現(xiàn)，納濾膜滲透選擇性能的提升得益于ZPNPs 增加了PA基體中的納米級孔洞，構建了水分子、鈉離子和氯離子的傳輸通道，水滲透通量為10.97L/(m2·h·bar)，對Na2SO4、NaCl的分離因子可達28.4。超支化聚合物（HBPs）具有高度支化的三維結構和大量可反應基團。單分子尺寸在2～15nm之間，分子內(nèi)部存在較多的納米級孔洞，有良好的水分散性，被認為是一種良好的納濾膜填充納米材料。Zhu 等[45]通過界面聚合法將帶有不同端羥基數(shù)量的HBP 引入到相應的PIP/TMC 基體中，非剛性分子結構的HBP可通過收縮自身體積嵌入到PA 基質中的聚集孔，甚至是網(wǎng)狀孔中；嵌入到聚集孔中的HBP 通過擴大聚集孔的孔徑和增加PA 基質的親水性，提高納濾膜水滲透通量，同時HBP 近球狀結構和分子內(nèi)空穴增加鹽離子的滲透阻力，提高納濾膜對無機鹽的截留性能。

由于具有良好的穩(wěn)定性、高滲透選擇性等優(yōu)點，納米材料/PA混合基質納濾膜得到了迅速的發(fā)展，探索和開發(fā)性能更加優(yōu)異的納米材料成為該領域的熱點之一。納米材料的引入主要是通過自身的納米級孔洞（如MOF、CNT、COF 等）和/或構建低交聯(lián)密度的納米材料-有機PA 界面來提供溶劑快速傳質通道，因此在一定的添加量范圍內(nèi)，在保持溶質截留率的情況下大幅度提高溶質滲透性，見表2。然而，納米材料自身團聚、與有機基體的相容性是影響納米材料/PA混合基質納濾膜性能的關鍵因素。為充分發(fā)揮CNT 和GO 在PA 納濾膜內(nèi)構建水傳輸通道的作用，需要開發(fā)高效、便捷的CNT、GO定向排列方法。在深入理解MOFs原位生長規(guī)律的基礎上，通過一些調控手段以提高其在納濾膜基體內(nèi)分布的均勻性和穩(wěn)定性，才能進一步優(yōu)化MOFs/PA 混合基質納濾膜性能。此外，有機納米材料的抗壓能力仍需要進一步考察。

表2 納米材料/PA混合基質納濾膜中的納米材料種類

3 超薄PA納濾膜

圖4 兩性離子聚合物納米粒子/PA混合基質納濾膜［44］

納濾膜的滲透選擇性主要由PA 選擇分離層決定。通過在分子水平上設計界面聚合單體結構開發(fā)新型PA納濾膜，或引入納米材料構建PA混合基質膜，均可改善納濾膜選擇分離層的物化性質，在不明顯影響溶質截留率的前提下提高溶劑滲透性。然而，由于溶劑分子的運動受到高度交聯(lián)的PA 鏈的嚴格限制，難以實現(xiàn)PA 選擇分離層中溶劑滲透性質的顯著變化[55]。

一般認為，納濾膜的水滲透通量與納濾膜的厚度負相關。因此在保持納濾膜對溶質截留率的前提下，有效降低納濾膜的厚度，成為提高納濾膜滲透選擇性的可行方法。然而，界面反應受擴散控制，由于缺乏對單體擴散的有效調控，因此PA 選擇分離層的厚度通常在幾十到幾百納米之間。所以，要實現(xiàn)對界面聚合納濾膜厚度的控制，關鍵是控制胺類單體的擴散速率及擴散的均勻性。

胺單體在基膜上的吸附量、分布、及由基膜表面向界面處的擴散行為會影響著成膜過程。因此優(yōu)化基膜表面性質來調控胺類單體的分布及擴散性能，可增強對界面聚合過程的調控。Livingston等[56]在超濾膜表面抽濾氫氧化鎘納米線層，用以控制間苯二胺的均勻吸附和緩慢擴散，降低與TMC的反應速率。反應結束后用稀鹽酸將納米線層腐蝕掉，得到厚度約為8nm 的超薄PA 納濾膜，對乙腈的滲透通量達到112L/(m2·h·bar)，實現(xiàn)了界面聚合納濾膜“可控”制備（圖5）。受該工作啟發(fā)，通過引入中間層來調控納濾膜形成過程的工作相繼出現(xiàn)。Zhu 等[57]選擇多巴胺修飾的CNT 作為中間層，界面聚合制備了12nm厚的超薄PA納濾膜，水滲透通 量 可 達32L/(m2·h·bar)，對Na2SO4的 截 留 率 為95.9%。Jin 等[58]在單臂CNT-聚醚砜復合基膜上沉積多巴胺修飾的ZIF-8納米粒子，然后進行PIP/TMC界面聚合。ZIF-8 納米粒子的引入有效的增大PA納濾膜的褶皺面積，將該納米粒子水解即得到超薄、高表面積的PA 納濾膜。水滲透通量可到53.5L/(m2·h·bar)，對Na2SO4截留率為95%。

除引入中間層方式調控胺單體均勻擴散外，還可以通過調控兩相界面對成膜過程進行有效控制。實際上，相界面的狀態(tài)是影響界面聚合過程最重要的因素之一，因為它像一個“門”，直接控制著胺從水相到有機相的擴散行為。Feng等[59]借助分子層層自組裝的方式進行界面聚合得到了高交聯(lián)致密的納濾膜。該方法不受擴散的限制，因而選擇分離層表面光滑同時厚度可控。Zhang等[60]引入微相-擴散控制界面聚合（MDC-IP）這一概念，如圖6，通過旋涂噴嘴將水相PEI溶液和油相TMC溶液分散成大量的微米、納米級別的液滴，借助液滴之間的微相界面發(fā)生界面聚合反應，然后用戊二醛進行交聯(lián)提高PA 納濾膜的穩(wěn)定性，從而得到雙重交聯(lián)結構的超薄（25nm）納濾膜，水滲透通量為傳統(tǒng)界面聚合方法制備PA納濾膜滲透通量的23倍。

4 結語與展望

圖5 超薄PA納濾膜的制備過程［56］

圖6 微相擴散控制界面聚合納濾膜的制備［60］

研究能夠突破溶劑滲透性和溶質選擇性之間的“trade-off”現(xiàn)象的界面聚合PA 納濾膜仍然是未來的發(fā)展方向。界面聚合影響因素較多，鑒于篇幅的限制，本文僅從新型PA 納濾膜、納米材料/PA 混合基質膜及超薄PA 納濾膜3 個方面，綜述了近年來PA 納濾膜滲透選擇性優(yōu)化的研究工作。界面聚合單體結構的設計開發(fā)新型PA納濾膜，可改變PA選擇分離層的交聯(lián)結構、自由體積、表面電荷、親水性，從而提高納濾膜的滲透選擇性；通過引入納米材料，在PA 基體中構建可供溶劑分子快速傳遞的納米通道，提高溶劑滲透性，然而納米材料團聚、無機納米材料與PA 基體之間的相容性仍是限制納米材料混合基質納濾膜性能提高的關鍵；制備超薄選擇分離層，將有效降低溶劑傳質阻力，顯著提高納濾膜的滲透選擇性，突破“trade-off”現(xiàn)象，但制備方法較前兩種更加復雜，制備的納濾膜尺寸受限。

未來仍有許多問題亟待解決。從應用角度，大規(guī)模無缺陷超薄納濾膜的制備工藝仍是需要解決的問題。這將是超薄納濾膜能否從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化的關鍵。此外，超薄納濾膜實際運行時抗壓及應用穩(wěn)定性仍需要進一步探索。研究表明基膜孔結構、尺寸及分布、表面性質對胺單體的分布和擴散有著重要的影響，因此如果將現(xiàn)有理論和實踐經(jīng)驗轉化為對有機超濾基膜結構和性質的精確調控，將利于超薄高性能納濾膜產(chǎn)業(yè)化應用。

從理論角度，納濾膜厚度、交聯(lián)結構、化學結構和表面性質都是影響其滲透選擇性能的重要的參數(shù)，這些高度依賴于界面聚合條件的參數(shù)，由于界面反應過于迅速難以預測。此外，盡管PA 納濾膜的開發(fā)和優(yōu)化方面已取得顯著進展，但對水分子通過PA 納濾膜的分子運輸機制知之甚少，這主要是因為在納米尺度上對聚合物膜進行實驗表征非常困難。因此，如果通過合理參數(shù)的設置，優(yōu)化分子模擬技術，用以闡明界面聚合過程中單體的立體化學結構與酰胺鍵構象之間的關系；探究界面聚合過程中單體-PA低聚物-PA選擇分離層的變化過程，及這一過程對單體擴散行為、化學基團的分布、最終PA選擇分離層結構的影響；分析納濾膜與溶劑/質之間的相互作用、實際應用中膜微觀結構的變化。這些將對深入理解界面聚合成膜、水分子和/或溶質的傳輸機制有著極大的幫助，并對成膜單體、納米粒子的結構設計，界面聚合的可控制備提供有效的理論指導。